基于石墨烯镀层快速热循环精密注射成型技术装备及工艺研究

摘要

随着微机电技术的快速发展，特别是近年来手机、虚拟现实(VR-Virtual Reality)、机器人等机械电子产业在全球蓬勃发展，高分子材料以其通用特性、功能性和高效大规模生产的特点，在精密注塑成型方面获得了越来越多的关注。而精密注射制品的模具加工成本高，型腔表面精密结构会使熔体充填时的迟滞效应加剧、流动充填能力降低，成型的制品非常容易出现表面复杂微纳结构复制度偏低，残余内应力较大导致的翘曲变形等缺陷。为解决上述问题本课题采用自行设计的新型快速热循环装备对精密注射成型中熔体充填行为、表观质量、微观结构的复制和残余内应力进行研究。
　　本课题实验研究的主要工作与取得的研究成果如下:
　　1、采用自行研制的基于石墨烯镀层辅助快速热循环技术进行精密注射成型，充分利用石墨烯的优良性能，通过自制的快速热循环装置分别对石墨烯电阻层在直流电源驱动下，型腔表面温度升温速率、温度分布均匀性和降温性能进行了研究;
　　2、研究了注射过程中工艺参数对精密制品成型中熔体流动性能的影响程度，并通过CAE技术验证了熔体内部剪切场对薄壁成型中充填性能的影响，为快速热循环精密注射中工艺参数的改进提供理论依据。
　　3、研究了快速热循环注射成型技术对制品典型缺陷熔接痕的影响和对塑件力学性能的影响，得出的结论对于成型高质量的精密塑件具有一定的帮助意义。
　　4、研究了引入可调控温度场后，制品对型腔表面存在的微细结构复写度的影响，通过观察不同型腔表面温度下，制品表面微观形貌变化，来说明该技术对于改善塑件精密结构复制度的作用。
　　5、采用应力偏光仪对不同型腔温度下成型塑件中残余内应力的分布进行研究，揭示了基于石墨烯镀层快速热循环注射成型型腔表面对精密制品残余应力的影响规律，对于提升塑件成型精度和降低制品翘曲有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 注射成型技术原理

1．1．2 注射成型工艺过程

1．2 精密注射成型

1．2．1 精密注射成型存在韵问题

1．2．2 快速热循环注射成型技术

1．2 精密注射成型国内外研究现状及进展

1．2．1 精密注射成型在注塑机和模具方面的研究情况

1．2．2 精密注射成虹艺研究现状

1．3 课题的研究意义及任务

1．3．1 课题的研究意义

1．3．2 课题的研究任务

第二章 基于石墨烯镀层快速热循环精密注射装置的开发

2．1 引言

2．2 基于石墨烯纳米镀层快速热循环精密注射成型装置研制

2．2．1 硅基体的石墨烯镀层原理及工艺

2．2．2 基于石墨烯镀层快速热循环微纳注射成型模具研制

2．3 石墨烯镀层型腔的热响应特性研究

2．3．1 石墨烯镀层型腔表面温控方式研究

2．3．2 石墨烯镀层型腔表面温升特性研究

2．3．3 石墨烯镀层型腔表面温度均匀性与降温特性研究

2．4 本章小结

第三章 基于石墨烯镀层快速热循环薄壁注射成型研究

3．1 引言

3．2 基于石墨烯镀层快速热循环技术薄壁注射成型

3．2．1 实验设计

3．2．2 结果和讨论

3．3 薄璧件成型中剪切作用对熔体流动性的影响

3．4 快速热循环精密注射成型工艺参数优化

3．5 本章小结

第四章 基于石墨烯镀层快速热循环精密注射实验研究

4．1 引言

4．2 快速热循环注射成型对PP制品熔接痕及力学性能的影响

4．2．1 实验材料及设备

4．2．2 实验设计

4．2．3 结果与讨论

4．3 石墨烯镀层快速热循环对PS制品熔接痕及复制度的影响

4．3．1 实验材料及设备

4．3．2 实验设计

4．3．3 结果与讨论

4．4 石墨烯镀层快速热循环对透明制品残余应力的影响

4．4．1 内应力产生及检测机理

4．4．2 实验材料及设备

4．4．3 实验设计

4．4．3 结果与讨论

4．5 本章小结

第五章 结论及研究展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介